Evaluación de la glicoproteína NMB (GPNMB) del líquido cefalorraquídeo como biomarcador potencial de la enfermedad de Alzheimer y enfoques terapéuticos correspondientes
Mar 22, 2023
Abstracto
La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa asociada con el depósito extracelular de péptido beta-amiloide y la pérdida neuronal progresiva. Evidencia sólida respalda que los cambios neuroinflamatorios, como la activación de los astrocitos y la microglía, son importantes en el proceso de la enfermedad. La glicoproteína B del melanoma no metastásico (GPNMB) es una glicoproteína transmembrana que se ha asociado recientemente con nuevos efectos de la neuroinflamación, que se ha informado que aumenta en muestras de cerebro post mortem de pacientes con EA y enfermedad de Parkinson. La investigación ha demostrado quecistanchepuede ser eficaz en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer.
Introducción
La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa común con una alta demanda de atención y una enorme presión sobre los sistemas de salud en todo el mundo. Se espera que el número total de casos de EA aumente sustancialmente debido a las tendencias demográficas, ya que la edad es el factor de riesgo no genético conocido más importante para la enfermedad. Dos marcadores neuropatológicos incluyen placas extracelulares de beta amiloide (A) y ovillos neurofibrilares intronneuronales (NFT). Las placas consisten en péptidos, que son en gran parte fragmentos de péptidos de aminoácidos 40 - o 42- largos derivados de la proteína precursora de amiloide transmembrana grande (APP) a través de sucesivos eventos de escisión proteolítica. Por el contrario, nft es una lesión intracelular que consiste en agregados fibrinogénicos de la proteína Tau asociada a microtúbulos hiperfosforilados. Los agregados de tau también son abundantes en otras enfermedades neurodegenerativas, como la demencia frontotemporal o la enfermedad de Pixar. Con el fin de promover y mejorar el diagnóstico clínico temprano de la EA, estudiamos activamente varios biomarcadores neuroquímicos en fluidos corporales como el plasma o el líquido cefalorraquídeo (LCR) [5]. Las concentraciones bajas de a 42 y las proporciones reducidas de a 42 / a 40 y los niveles elevados de proteínas Tau total (tTau) y Tau fosforilada (pTau) en LCR son biomarcadores reconocidos que respaldan el diagnóstico de demencia por EA. En los últimos años se han desarrollado herramientas de neuroimagen para detectar amiloide in vivo mediante tomografía por emisión de positrones (PET) utilizando trazadores como 11C-Pittburgh Compound B, 18F-florbetaben o 18F-flutemetamol, mostrando una buena correlación negativa con los niveles de LCR A 42 ]. Los cambios neuroinflamatorios en forma de numerosas microglías y proliferaciones de astrocitos también son una característica neuropatológica inalterable de las enfermedades neurodegenerativas. Datos genéticos humanos recientes sugieren quecistancheextracto juega un papel importante en la patogenia de la EA. Por ejemplo, las mutaciones sin sentido en los receptores desencadenantes expresados en células mieloides 2 (TREM2) se asocian con un mayor riesgo de EA. Las mutaciones en TREM2 y su compañero de unión TYROBP también están asociadas con la enfermedad de NasuHakola, un raro trastorno autosómico recesivo caracterizado por la formación de quistes óseos multifocales y la enfermedad de Alzheimer progresiva.
Foto: Faw Cistanche
El sobrenadante del cultivo de células THP-1 se recogió y se escindió para producir células inactivadas con THP-1 GPNMB y las células de control se inocularon en 2 ml de medio de crecimiento completo a una densidad de 700000 células/pocillo. y se añadió PMA 10 nM para inducir la diferenciación de los macrófagos adherentes. Después de 48 h, se recogieron los sobrenadantes bien acondicionados, se centrifugaron a 18,000xg durante 3 min para eliminar los restos celulares y se añadió un inhibidor de proteasa antes del almacenamiento a -20 grados. Las células se lavaron dos veces con 1 ml de PBS y se lisaron en tampón NP40 con un inhibidor de proteasa. La concentración de proteínas del lisado celular se determinó mediante espectrofotometría con un kit de ensayo de proteínas de dicocrilato.
Se tomaron muestras de líquido cefalorraquídeo de bioburbs locales del Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia de la Universidad de Duisburg-Essen (Cohorte 1) y del Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia del Centro Médico Universitario de Gottingen. Los respectivos comités de ética locales aprobaron el uso de muestras archivadas para estudios de biomarcadores. Los participantes de la Cohorte 1 fueron reclutados en el Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia del Hospital lvr de Essen, Universidad de Duisburg-Essen, y en la Clínica de la Memoria del Hospital Elisabeth de Essen (Alemania). Los participantes del grupo 2 fueron reclutados en el Departamento de Psiquiatría y Psicoterapia del Centro Médico de la Universidad de Gottingen. Con fines diagnósticos, se obtuvieron muestras de LCR por punción lumbar con el consentimiento informado de todos los sujetos o sus cuidadores legales. Las muestras de LCR se recogieron en tubos de polipropileno y se centrifugaron a 1600 × g a temperatura ambiente durante 15 min. El sobrenadante resultante ("CSF") se almacena a -80 grados hasta que se usa y se descongela solo una vez antes del análisis.
Foto: Beneficios de Cistanches
Resultado
Se ha demostrado que las células similares a los macrófagos de la línea de monocitos humanos THP-1 expresan altos niveles de GPNMB. Por lo tanto, se investigó la posible reactividad cruzada de los inmunoensayos comerciales de GPNMB mediante el establecimiento de un control celular de las células THP-1 deficientes en GPNMB mediante la inactivación del gen mediada por CRISPR/Cas9-. Para confirmar el éxito de la desactivación de GPNMB, las células THP-1 se trataron con PMA para diferenciarse en células similares a los macrófagos adherentes, se guió la transducción de ARN dirigiéndose a la proteína fluorescente verde mejorada (EGFP), se extrajo el ARN de las células de control y se invirtió en ADNc.
A continuación, se recogieron el sobrenadante celular condicional y el lisado celular de los macrófagos derivados de ThP-1- y se determinaron los niveles de proteína GPNMB mediante el ensayo R-PLEX de activina ósea. El sobrenadante de células de control dirigidas a Egfp mostró el nivel de GPNMB y gt. 1000 pg/ml. Sin embargo, la señal de GPNMB en el sobrenadante de las células dirigidas a GPNMB fue inferior al nivel de detección. Lo mismo es cierto para los niveles de GPNMB intracelular. Aunque se detectaron concentraciones estables de ~ 125 pg/ml de GPNMB en lisados celulares preparados a partir de células de control EGFP, la proteína era casi indetectable en dos clones de células knockout para GPNMB. Estos resultados proporcionan evidencia de la alta selectividad de los métodos de detección de proteína GPNMB. Estos resultados indican que el acantósido puede aumentar significativamente el contenido total de proteína y la capacidad antioxidante total del tejido cerebral, la litenina puede mejorar la tasa de supervivencia celular y reducir la apoptosis celular y la producción de especies reactivas de oxígeno, y la proteína tubular B y el acantósido pueden proteger la apoptosis inducida por el hecho de necrosis tumoral .equinósidopuede aumentar significativamente el contenido de dopamina, DOPAC y HVA en el líquido extracelular del cuerpo estriado en ratas modelo con enfermedad de Parkinson causada por la 6-hidroxidopamina, que puede tratar eficazmente la enfermedad de Alzheimer.
Foto: Enfermedad de Anti-Alzhemer
Discusión
La activación crónica de la microglía y los astrocitos es una respuesta al mal plegamiento y la agregación de proteínas que contribuyen a la progresión de la enfermedad y la gravedad de la EA. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que la presencia de marcadores inflamatorios en el LCR puede reflejar este estado microglial activado y puede producir posibles biomarcadores candidatos. Recientemente describimos una fuerte regulación al alza de GPNMB en subconjuntos de células microgliales en modelos de AD en ratones APP/PS1KI y 5XFAD. Esto sugiere que GPNMB puede ser parte de un estado de activación microglial único presente en enfermedades neurodegenerativas, que se manifiesta aún más por la regulación positiva de genes como TREM2, APOE o CST7 [20]. Los datos recientes del perfil de expresión génica del modelo de ratón knockin APPNL-GF respaldan esta hipótesis y muestran que la microglía de respuesta activada (ARMS) consta de subconjuntos especializados que sobreexpresan MHC tipo II y genes putativos de reparación de tejidos como GPNMB. Los estudios de secuenciación de ARN de una sola célula de cerebros de ratones ingenuos han demostrado que GPNMB está presente con Spp1, Igf1, CD68 y Lgals3 en un grupo de microglia similar a la ameba conocida como "microglia asociada al fascículo del axón" (ATM), parcialmente también encontrada en "microglía asociada a la enfermedad" (DAM).
Haz clic aquí para ayudarte con la enfermedad de Alzheimer
Conclusión
En conjunto, los resultados de este estudio validan la especificidad del inmunoensayo comercial de GPNMB y la investigación y el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer en LCR demuestran su disponibilidad en muestras de LCR. Los experimentos muestran quecistanchetubulosa tiene cierto efecto en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, lo que proporciona un nuevo plan de tratamiento para la investigación en este campo. Una limitación importante del estudio actual es el uso de controles de enfermedades con estado inflamatorio desconocido, por lo que se necesita más investigación, incluida una cohorte con un número suficiente de individuos sanos sin demencia, para evaluar más a fondo la eficacia de GPNMB como un posible biomarcador de diagnóstico. para AD.
Referencia
1. Asociación de Alzheimer. Datos y cifras de la enfermedad de Alzheimer. Demencia de Alzheimer. 2020;2020(16):391–460.
2. Querfurth HW, La Ferla FM. enfermedad de alzhéimer Nuevo Inglés J Med. 2010; 362(4):329–44. https://doi.org/10.1056/NEJMra0909142.
3. Nhan SA, Chiang K, Koo EH. La naturaleza multifacética de la proteína precursora de amiloide y sus fragmentos proteolíticos: amigos y enemigos. Acta Neuropathol. 2015;129(1):1–19. https://doi.org/10.1007/s00401-014-1347-2.
4. Nisbet RM, Polanco JC, Ittner LM, Gotz J. La agregación de Tau y su interacción con beta-amiloide. Acta Neuropathol. 2015;129(2):207–20. https://doi.org/1 0.1007/s00401-014-1371-2.
5. Molinuevo JL, Ayton S, Batrla R, Bednar MM, Bittner T, Cummings J, Fagan AM, Hampel H, Mielke MM, Mikulskis A, O'Bryant S, Scheltens P, Sevigny J, Shaw LM, Soares HD, Tong G, Trojanowski JQ, Zetterberg H, Blennow K. Estado actual de los biomarcadores de fluidos de la enfermedad de Alzheimer. Acta Neuropathol. 2018;136(6): 821–53. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1932-x.
6. Olsson B, Lautner R, Andreasson U, Öhrfelt A, Portelius E, Bjerke M, Hölttä M, Rosén C, Olsson C, Strobel G, Wu E, Dakin K, Petzold M, Blennow K, Zetterberg H. LCR y sangre biomarcadores para el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer: una revisión sistemática y metanálisis. Lancet Neurol. 2016;15(7): 673–84. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(16)00070-3.
7. Kuhlmann J, Andreasson U, Pannee J, Bjerke M, Portelius E, Leinenbach A, Bittner T, Korecka M, Jenkins RG, Vanderstichele H, Stoops E, Lewczuk P, Shaw LM, Zegers I, Schimmel H, Zetterberg H, Blennow K. CSF A 1–42: un biomarcador de Alzheimer excelente pero complicado: una ruta hacia la estandarización. Clin Chim Acta. 2017;467:27–33. https://doi.org/10.1016/j. cc.2016.05.014.
8. Lewczuk P, Riederer P, O'Bryant SE, Verbeek MM, Dubois B, Visser PJ, Jellinger KA, Engelborghs S, Ramirez A, Parnetti L, Jack CR Jr, Teunissen CE, Hampel H, Lleó A, Jessen F, Glodzik L, de Leon MJ, Fagan AM, Molinuevo JL, Jansen WJ, Winblad B, Shaw LM, Andreasson U, Otto M, Mollenhauer B, Wiltfang J, Turner MR, Zerr I, Handels R, Thompson AG, Johansson G, Ermann N, Trojanowski JQ, Karaca I, Wagner H, Oeckl P, van Waalwijk van
9. Palmqvist S, Zetterberg H, Blennow K, Vestberg S, Andreasson U, Brooks DJ, Owenius R, Hägerström D, Wollmer P, Minthon L, Hansson O. Precisión de la detección de amiloide cerebral en la práctica clínica utilizando líquido cefalorraquídeo - amiloide 42: un estudio de validación cruzada contra la tomografía por emisión de positrones amiloide. JAMA Neurol. 2014;71(10):1282–9. https://doi.org/10.1001/jama neurol.2014.1358.
10. Janelidze S, Pannee J, Mikulskis A, Chiao P, Zetterberg H, Blennow K, Hansson O. Concordancia entre diferentes inmunoensayos de amiloide y evaluación tomográfica de emisión de positrones de amiloide visual. JAMA Neurol. 2017;74(12):1492–501. https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2017.2814.
11. Hansson O, Seibyl J, Stomrud E, Zetterberg H, Trojanowski JQ, Bittner T, Lifke V, Corradini V, Eichenlaub U, Batrla R, Buck K, Zink K, Rabe C, Blennow K, Shaw LM, por el sueco Grupo de estudio BioFINDER, Iniciativa de neuroimagen de la enfermedad de Alzheimer. Los biomarcadores del LCR de la enfermedad de Alzheimer concuerdan con la PET-amiloide y predicen la progresión clínica: un estudio de inmunoensayos completamente automatizados en cohortes BioFINDER y ADNI. Demencia de Alzheimer. 2018;14(11):1470–81. https://doi.org/10.1016/j.jalz.2018.01.010.
12. Glass CK, Saijo K, Winner B, Marchetto MC, Gage FH. Mecanismos subyacentes a la inflamación en la neurodegeneración. Celúla. 2010;140(6):918–34. https://doi. org/10.1016/j.cell.2010.02.016.
13. Heneka MT, Carson MJ, Khoury JE, Landreth GE, Brosseron F, Feinstein DL, Jacobs AH, Wyss-Coray T, Vitorica J, Ransohoff RM, Herrup K, Frautschy SA, Finsen B, Brown GC, Verkhratsky A, Yamanaka K, Koistinaho J, Latz E, Halle A, Petzold GC, Town T, Morgan D, Shinohara ML, Perry VH, Holmes C, Bazan NG, Brooks DJ, Hunot S, Joseph B, Deigendesch N, Garaschuk O, Boddeke E, Dinarello CA, Breitner JC, Cole GM, Golenbock DT, Kummer MP. Neuroinflamación en la enfermedad de Alzheimer. Lancet Neurol. 2015;14(4):388– 405. https://doi.org/10.1016/S1474-4422(15)70016-5.
14. Jonsson T, Stefansson H, Steinberg S, Jonsdottir I, Jonsson PV, Snaedal J, Bjornsson S, Huttenlocher J, Levey AI, Lah JJ, Rujescu D, Hampel H, GieglingI, Andreassen OA, Engedal K, Ulstein I, Djurovic S, Ibrahim-Verbaas C, Hofman A, Ikram MA, van Duijn CM, Thorsteinsdottir U, Kong A, Stefansson K. Variante de TREM2 asociada con el riesgo de enfermedad de Alzheimer. N Engl J Med. 2013;368(2):107–16. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1211103.
15. Karch CM, Cabra AM. Genes de riesgo de enfermedad de Alzheimer y mecanismos de patogénesis de la enfermedad. Psiquiatría Biol. 2015;77(1):43–51. https://doi.org/10.1 016/j.biopsych.2014.05.006.
16. Guerreiro R, Wojtas A, Bras J, Carrasquillo M, Rogaeva E, Majounie E, Cruchaga C, Sassi C, Kauwe JS, Younkin S, Hazrati L, Collinge J, Pocock J, Lashley T, Williams J, Lambert JC, Amouyel P, Goate A, Rademakers R, Morgan K, Powell J, St George-Hyslop P, Singleton A, Hardy J, Grupo de análisis genético de Alzheimer. Variantes de TREM2 en la enfermedad de Alzheimer. N Engl J Med. 2013;368(2):117–27. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1211851.
17. Paloneva BMJ, Autti T, Raininko R, Partanen J, Salonen O, Puranen M, Hakola P, Haltia M. SNC manifestaciones de la enfermedad de Nasu-Hakola: una demencia frontal con quistes óseos. Neurología. 2001;56(11):1552–8. https://doi.org/10.1212/WNL.56.11.1552.
